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ABB變頻器ACS510維修常見(jiàn)報(bào)警分析
一、變頻器的常見(jiàn)報(bào)警分析
1.1變頻器充電起動(dòng)電路報(bào)警ACS510系列變頻器一般為電壓型變頻器，采用交—直—交工作方式。當(dāng)變頻器剛上電時(shí)，由于直流側(cè)的平波電容容量非常大，充電電流很大，通常采用一個(gè)起動(dòng)電阻來(lái)限制充電電流。充電完成后，控制電路通過(guò)繼電器的觸點(diǎn)或晶閘管將電阻短路。起動(dòng)電路故障一般表現(xiàn)為起動(dòng)電阻燒壞，ACS510系列變頻器報(bào)警顯示為OVERVOLTAGE過(guò)電壓報(bào)警。為了減小變頻器的體積而選擇較小起動(dòng)電阻，其值多為10—50Ω，功率為10—50W；當(dāng)變頻器的交流輸入電源頻繁接通，或者旁路的觸點(diǎn)接觸不良時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致起動(dòng)電阻燒壞。因此在替換電阻的同時(shí)，必須找出原因，如果故障是由輸入側(cè)電源頻率開(kāi)始引起的，必須消除這種現(xiàn)象才能將變頻器投入使用，如果故障只由旁路接觸器元件引起，則必須更換這些器件。
1.2變頻器無(wú)故障報(bào)警，卻不能高速運(yùn)行
經(jīng)檢查ACS510系列變頻器參數(shù)設(shè)置正確，調(diào)速輸入信號(hào)正常，經(jīng)上電運(yùn)行測(cè)試，變頻器直流母線(xiàn)電壓只有450V左右（正常應(yīng)在580V-600V），再測(cè)輸入側(cè)，發(fā)現(xiàn)缺了一相。故障原因是輸入側(cè)的一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)一相接觸不良造成的。造成變頻器輸入缺相不報(bào)警，仍能在低頻段工作，是因?yàn)槎鄶?shù)變頻器的母線(xiàn)電壓下限為400V，只有當(dāng)母線(xiàn)電壓降至400V以下時(shí)，變頻器才報(bào)告故障。而`當(dāng)兩相輸入時(shí)，直流母線(xiàn)電壓為380V×1.2=452V＞400V。當(dāng)變頻器不運(yùn)行時(shí)，由于平波電容的作用，直流電壓也可達(dá)到正常值，新型的變頻器都采用PWM控制技術(shù)，調(diào)壓調(diào)頻的工作在逆變橋完成，所以在低頻段輸入缺相時(shí)仍可以正常工作，但因輸入電壓，輸出電壓低，造成異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低頻率上不去。
1.3變頻器顯示過(guò)流報(bào)警
ACS510系列變頻器出現(xiàn)OVERCURRENT過(guò)流報(bào)警顯示時(shí)，首先檢查加速時(shí)間參數(shù)是否太短，力矩提升參數(shù)是否太大，然后檢查負(fù)載是否太重。如果沒(méi)有這些現(xiàn)象，可以斷開(kāi)輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測(cè)點(diǎn)，復(fù)位后運(yùn)行，看是否出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象。如果是，很可能是IPM模塊出現(xiàn)故障，因?yàn)镮PM模塊內(nèi)含有過(guò)壓過(guò)流，欠壓，過(guò)載、過(guò)熱，缺相、短路等保護(hù)功能，而這些故障信號(hào)都是經(jīng)模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到控制器的。在控制器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上。應(yīng)更換IPM模塊。
1.4變頻器顯示過(guò)壓報(bào)警
ACS510系列變頻器出現(xiàn)過(guò)壓故障，顯示為OVERVOLTAGE過(guò)壓報(bào)警，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側(cè)的電壓檢測(cè)器動(dòng)作而跳閘，這種情形，通常只需斷開(kāi)變頻器電源1分鐘左右再上電即可，另一種情況是變頻器驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載，而出現(xiàn)過(guò)電壓現(xiàn)象。這種情況下，一是將減速時(shí)間參數(shù)加長(zhǎng)或增大制動(dòng)電阻（制動(dòng)單元）；二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自由停車(chē)方式。
1.5電機(jī)發(fā)熱，變頻器顯示過(guò)載報(bào)警
如果ACS510系列變頻器出現(xiàn)MOT OVERTEMP電機(jī)過(guò)熱報(bào)警，對(duì)于已經(jīng)投入運(yùn)行的變頻器，必須檢查負(fù)載狀況，對(duì)于新安裝的變頻器出現(xiàn)這種故障，很可能是V/F曲線(xiàn)設(shè)置不當(dāng)或電機(jī)參數(shù)設(shè)置有問(wèn)題，此時(shí)必須正確設(shè)置好各種參數(shù)，另外，電機(jī)在低頻的工作時(shí)散熱性能變差，也會(huì)出現(xiàn)這種情況，這時(shí)就需加裝散熱裝置。電機(jī)發(fā)熱，主要是基于變頻器估算值或溫度反饋值。這種報(bào)警信息表明電機(jī)過(guò)載故障，跳閘即將發(fā)生，應(yīng)該對(duì)電機(jī)的過(guò)載情況以及溫度傳感器進(jìn)行檢查。
二、 變頻器控制盤(pán)上顯示的故障診斷分析
2.1控制盤(pán)上顯示DC UNDERVOLT(直流欠壓) 故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)DC UNDERVOLT故障代碼時(shí)，表示變頻器處于欠壓故障狀態(tài)。主要原因有輸入電源過(guò)低或缺相、變頻器內(nèi)部電壓檢測(cè)電路異常、變頻器主電路異常。通用變頻器電壓輸入范圍在320V~460V，在實(shí)際應(yīng)用中變頻器滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸入電壓低于340V時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)欠壓保護(hù)，這時(shí)應(yīng)提高電網(wǎng)輸入電壓或變頻器降額使用；若輸入電壓正常，變頻器在運(yùn)行中出現(xiàn)DC UNDERVOLT故障，則可判斷為變頻器內(nèi)部故障；若變頻器主回路正常，出現(xiàn)DC UNDERVOLT報(bào)警的原因大多為電壓檢測(cè)電路故障，一般變頻器的電壓檢測(cè)電路為開(kāi)關(guān)電源的一組輸出，經(jīng)過(guò)取樣、比較電路后給CPU處理器，當(dāng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，CPU根據(jù)比較信號(hào)輸出故障封鎖信號(hào)，封鎖IGBT，同時(shí)顯示故障代碼。同時(shí)，也要對(duì)外回路進(jìn)行檢查，比如供電電源缺相、熔斷器熔斷、主電源欠壓等。
2.2控制盤(pán)上顯示DC OVERVOLT/OVERCURRENT(直流過(guò)壓/過(guò)流)故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)DC UNDERVOLT/OVERCURRENT故障顯示時(shí)，表示變頻器在減速中出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)流故障，主要原因?yàn)殡姍C(jī)過(guò)載、減速時(shí)間過(guò)短、負(fù)載回饋能量過(guò)大未能及時(shí)被釋放。若電機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性較大的負(fù)載時(shí)，當(dāng)變頻器頻率（即電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速）下降時(shí)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可能大于同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，此部分能量將通過(guò)變頻器的逆變電路返回到直流回路，從而使變頻器出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)流保護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)在不影響生產(chǎn)工藝的情況下可延長(zhǎng)變頻器的減速時(shí)間，若負(fù)載慣性較大，又要求在一定時(shí)間內(nèi)停機(jī)時(shí)，則要加裝外部制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元，ACS510系列變頻器22kW以下的機(jī)型均內(nèi)置制動(dòng)單元，只需加外部制動(dòng)電阻即可，電阻選配可根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明中標(biāo)準(zhǔn)選用，對(duì)于功率22kW以上的機(jī)型則要求外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。
DC OVERVOLT/OVERCURRENT故障一般只在變頻器減速停機(jī)過(guò)程中才會(huì)出現(xiàn)，如果變頻器在其它運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)該故障，則可能是變頻器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源部分，如電壓檢測(cè)電路或電流檢測(cè)電路異常而引起等。
2.3控制盤(pán)上顯示CURR MEAS (電流測(cè)量)故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)CURR MEAS故障顯示時(shí)，表示電流檢測(cè)故障，通用變頻器電流檢測(cè)一般采用電流傳感器，通過(guò)檢測(cè)變頻器兩相輸出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行電流的檢測(cè)、顯示及保護(hù)功能，輸出電流經(jīng)電流傳感器輸出線(xiàn)性電壓信號(hào)，經(jīng)放大比較電路輸送給CPU處理器，CPU處理器根據(jù)不同信號(hào)判斷變頻器是否處于過(guò)電流狀態(tài)，如果輸出電流超過(guò)保護(hù)值，則故障封鎖保護(hù)電路動(dòng)作，封鎖IGBT脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。
ACS510系列變頻器出現(xiàn)CURR MEAS故障顯示時(shí)，主要原因?yàn)殡娏鱾鞲衅鞴收匣螂娏鳈z測(cè)放大比較電路異常，前者可通過(guò)更換傳感器解決，后者大多為相關(guān)電流檢測(cè)IC電路或IC芯片工作電源異常，可通過(guò)更換相關(guān)IC或維修相關(guān)電源解決。
2.4控制盤(pán)上顯示EARTH FAULT(接地故障)故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)EARTH FAULT故障顯示時(shí)，表示逆變模塊IPM、IGBT故障，主要原因?yàn)檩敵鼋拥囟搪贰⒆冾l器至電機(jī)的電纜線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)（超過(guò)50m）、逆變模塊或其保護(hù)電路故障�，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先拆去電機(jī)線(xiàn)，測(cè)量變頻器逆變模塊，觀察輸出是否存在短路，同時(shí)檢查電機(jī)是否對(duì)地短路及電機(jī)線(xiàn)是否超過(guò)允許范圍，如上述均正常，則可能為變頻器內(nèi)部IGBT模塊驅(qū)動(dòng)或保護(hù)電路異常。一般IGBT過(guò)流保護(hù)是通過(guò)檢測(cè)IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降動(dòng)作的。
當(dāng)IGBT正常導(dǎo)通時(shí)其飽和壓降很低，當(dāng)IGBT過(guò)流時(shí)管壓降VCE會(huì)隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時(shí)，檢測(cè)二極管DB將反向?qū)ǎ藭r(shí)反向電流信號(hào)經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路送給CPU處理器，CPU封鎖IGBT輸出，以達(dá)到保護(hù)作用。如果檢測(cè)二極管DB損壞，ACS510系列變頻器出現(xiàn)EARTH FAULT故障顯示，現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)可更換檢測(cè)二極管以排除故障。
ACS510系列變頻器出現(xiàn)EARTH FAULT故障顯示時(shí)，可能在電機(jī)或電機(jī)電纜處檢測(cè)到了接地故障。在變頻器運(yùn)行或停止的時(shí)候ACS510系列變頻器都能監(jiān)控接地故障，變頻器在停止的時(shí)候接地故障監(jiān)測(cè)靈敏度更高，并且能夠報(bào)告發(fā)生故障的位置。當(dāng)ACS510系列變頻器出現(xiàn)EARTH FAULT故障顯示時(shí)，還應(yīng)當(dāng)做好如下工作：
1）檢查排出進(jìn)線(xiàn)接地故障；
2）檢查變頻器至電機(jī)的電纜長(zhǎng)度沒(méi)有超過(guò)允許的最大長(zhǎng)度；
3）如果輸入電源是三角形連接，而且輸入功率電纜的電容很大，則可能導(dǎo)致運(yùn)行停止情況下的接地故障的誤發(fā)，這種接地故障的誤發(fā)可以通過(guò)設(shè)置將其退出。
2.5控制盤(pán)上顯示DEV OVEHTEMP(過(guò)熱) 故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)DEV OVEHTEMP故障顯示時(shí)，表示變頻器過(guò)熱，可能的原因主要有：風(fēng)扇故障、空氣流通受阻、散熱器積塵、環(huán)境溫度過(guò)高、散熱風(fēng)扇損壞不轉(zhuǎn)電機(jī)負(fù)載過(guò)大以及溫度檢測(cè)電路異�！，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先判斷變頻器是否確實(shí)存在溫度過(guò)高情況，如果溫度過(guò)高可先按以上原因排除故障；若變頻器溫度正常情況下出現(xiàn)DEV OVEHTEMP報(bào)警，則故障原因?yàn)闇囟葯z測(cè)電路故障。ABB 22kW以下機(jī)型采用的七單元逆變模塊，內(nèi)部集成有溫度元件，如果模塊內(nèi)此部分電路故障也會(huì)出現(xiàn)DEV OVEHTEMP報(bào)警，另一方面當(dāng)溫度檢測(cè)運(yùn)算電路異常時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同樣故障現(xiàn)象。
三、變頻器的外部回路常見(jiàn)故障的分析
變頻器的外部回路大體上可以分為兩大部分，一部分是負(fù)責(zé)變頻器啟/停操作的控制回路；另一部分是負(fù)責(zé)變頻器信號(hào)傳遞的信號(hào)回路，現(xiàn)就以ACS510系列變頻器的外部回路常為例對(duì)變頻器見(jiàn)故障進(jìn)行了分析。
3.1變頻器啟/停控制回路常見(jiàn)故障的分析
變頻器控制回路一般分就地和遠(yuǎn)方，所謂的就地操作就是控制變頻調(diào)速電機(jī)啟/停由變頻器自帶的控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，不要通過(guò)接觸器實(shí)現(xiàn)啟/停。這一部分主要靠變頻器內(nèi)部來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此這里不做分析。另一部分是遠(yuǎn)方操作，遠(yuǎn)方操作又可以分為變頻器柜面操作和上位機(jī)遠(yuǎn)程操作。變頻器柜面操作不能實(shí)現(xiàn)變頻器的啟/停時(shí)，首先要檢查變頻器柜面的啟/停按鈕，按鈕的故障比較多一點(diǎn)，其次就是對(duì)柜內(nèi)的端子排接線(xiàn)和繼電器進(jìn)行檢查；如果是上位機(jī)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作時(shí)，應(yīng)在端子排上找出實(shí)現(xiàn)上位機(jī)遠(yuǎn)程啟/停操作的端子，將其短接。如果短接后變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)啟/停，則說(shuō)明上位機(jī)或者連接上位機(jī)與變頻器柜之間的電纜故障，要逐步檢查排出；否則就要對(duì)柜內(nèi)的端子排接線(xiàn)和繼電器進(jìn)行檢查，以實(shí)現(xiàn)變頻器的遠(yuǎn)程操作。
3.2變頻器信號(hào)回路常見(jiàn)故障的分析
變頻器的信號(hào)回路是傳遞變頻器與上位機(jī)之間信號(hào)的回路，如果信號(hào)回路故障，將導(dǎo)致信號(hào)的丟失或信號(hào)的錯(cuò)傳，都將影響變頻器的正常運(yùn)行，由于信號(hào)回路大多都是4-20mA的弱電流信號(hào)，極容易接錯(cuò)線(xiàn)且不容易發(fā)現(xiàn)。例如曾經(jīng)將變頻器的電流量上傳信號(hào)與頻率量上傳信號(hào)接錯(cuò)造成運(yùn)行人員的誤判斷，遇到這樣的故障，只能認(rèn)真分析電流量及電流量上傳信號(hào)與頻率量及率量上傳信號(hào)的變化情況，核對(duì)電纜以及回路編號(hào)，確認(rèn)無(wú)誤后將其改正；上位機(jī)與變頻器之間還有一個(gè)給定量和反饋量的信號(hào)傳遞，如果將這兩個(gè)量接反，變頻器將不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，如果遇到這樣的故障，首先要從端子排中找出給定量和反饋量信號(hào)的端子，將其打開(kāi)， 然后用有源信號(hào)發(fā)生器分別給回路中加入4-20mA的電流信號(hào)，如果加入信號(hào)后變頻器上能顯示對(duì)應(yīng)的頻率量，說(shuō)明此回路是上位機(jī)對(duì)變頻器的給定量的信號(hào)回路；如果加入信號(hào)后上位機(jī)上能顯示對(duì)應(yīng)的頻率量，說(shuō)明此回路是變頻器對(duì)上位機(jī)的反饋量的信號(hào)回路。
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